Мощность машин и её преобразование в механизмах 2 страница
3) согласования ритмики частей;
4) увеличения идеальности системы.
- Объектами промышленной собственности не являются…
1) изобретения;
2) товарные знаки;
3) научные открытия;
4) фирменные наименования.
- Основным признаком изобретения для Франции, Швеции, России не является …
1) новизна;
2) возможность промышленного использования;
3) полезность.
- В основе теоретических исследований лежит использование…
1) общих законов природы;
2) опыта предшествующих поколений;
3) экспериментальных исследований.
- По результатам предварительных исследований выполняется
1) эскизный проект;
2) проект технологического предложения;
3) задание на проектирование;
4) технический проект.
- В проектируемом экспериментальном образце предусматривается возможность…
1) изменения параметров;
2) изменения комплектации;
3) изменения условий эксплуатации.
- Авторское право не распространяется на произведения…
1) науки;
2) литературы;
3) техники;
4) искусства.
- Под патентованием понимается процесс…
1) получения охранных документов;
2) регистрации авторского права;
3) защиты прав в судебных органах.
- Исследование - специально организованная деятельность людей направленная на…
1) изобретательскую работу;
2) совершенствование конструкций машин;
3) раскрытие и познание законов природы.
- К условиям однозначности не относятся
1) геометрические;
|
|
|
2) граничные;
3) физические;
4) математические.
- Математическая модель разрабатываемого объекта отображает
1) алгоритм создания принципиальной схемы;
2) уравнение взаимодействия элементов машин;
3) уравнение неразрывности.
- К основным этапам подготовки эксперимента не относится
1) изготовление экспериментального образца;
2) подбор регистрирующей аппаратуры;
3) разработка методики анализа результатов;
4) расчет технико-экономических показателей.
- Масштабное моделирование при проведении эксперимента является частным случаем…
1) математического моделирования;
2) физического моделирования;
3) геометрического подобия.
- Размах варьирования параметров при определении среднеквадратичного отклонения есть…
1) сумма крайних значений параметров;
2) разность крайних значений параметров;
3) варьирование в пределах диапазона.
- В состав функционально-стоимостного анализа не входит этап…
1) подготовительный;
2) информационный;
3) организационный;
4) внедренческий.
- Не подлежит патентованию …
1) устройство;
2) вещество;
3) финансовое нововведение;
4) способ.
- В мировой практике не существует системы патентования…
1) заявительной;
2) авторской;
|
|
|
3) технической.
- Характеристики полученные при испытаниях бесконечно большого количества образцов при проведении экспериментов называется…
1) генеральными характеристиками;
2) выборкой;
3) синтезом;
4) перебором.
- Международная классификация изобретений насчитывает…
1) 3 уровня;
2) 10 уровней;
3) 5 уровней.
- К ассоциативным методам инженерного творчества относится метод…
1) контрольных вопросов;
2) мозгового штурма;
3) морфологического анализа.
- К внутренним барьерам, мешающим творческому процессу не относится…
1) сила привычки;
2) высокая самокритичность;
3) темперамент характера;
4) узкий практицизм.
- Полный факторный эксперимент может быть описан…
1) уравнениями регрессии;
2) интегральными уравнениями;
3) дифференциальными уравнениями.
- При разработке методики инженерного расчета не выполняются…
1) графики зависимости технических показателей;
2) блок- схемы и программы расчетов;
3) таблицы вероятных отказов.
- К основным этапам подготовки эксперимента не относится
1) изготовление экспериментального образца;
2) подбор регистрирующей аппаратуры;
3) разработка методики анализа результатов;
4) расчет технико-экономических показателей.
|
|
|
- Масштабное моделирование при проведении эксперимента является частным случаем…
1) математического моделирования;
2) физического моделирования;
3) геометрического подобия.
- План проведения экспериментов называется последовательным, если независимые параметры или переменные изменяются…
1) дискретно;
2) монотонно;
3) случайным образом;
4) плавно.
- План проведения эксперимента называется рандомизированным, если независимые параметры или переменные изменяются…
1) дискретно;
2) монотонно;
3) случайным образом;
4) плавно.
- Совокупность параметров, определяющих состояние исследуемой металлургической машины не включает …
1) выходные величины;
2) входные переменные;
3) контролируемые параметры;
4) комплексные параметры.
- В основе теории решения изобретательских задач лежит постулат о
1) о целенаправленных методах развития тех. cистем;
2) о закономерном развитии тех. cистем;
3) о стихийном развитии тех. cистем.
- Прогрессивность новой техники и технологии насчитывает …
1) 3 уровня;
2) 10 уровней;
3) 5 уровней.
- К отдельным методам инженерного творчества не относится метод…
1) контрольных вопросов;
2) мозгового штурма;
3) морфологического анализа.
|
|
|
- В основе теоретических исследований лежит использование…
1) общих законов природы;
2) опыта предшествующих поколений;
3) экспериментальных исследований.
- К условиям однозначности не относятся…
1) геометрические;
2) граничные;
3) физические;
4) математические.
- Определение необходимого количества опытов проводится с целью…
1) получения достоверных результатов;
2) экономии ресурсов;
3) сокращения времени эксперимента;
4) снижения трудоемкости.
- Ограничения совокупности образцов или результатов испытаний называется…
1) генеральными характеристиками;
2) выборкой;
3) синтезом;
4) перебором.
- Творческие способности человека не связаны с…
1) личной мотивацией;
2) темпераментом;
3) образованием;
4) умственными способностями.
- Укажите детали машин общего назначения
1) Ротор
2) Поршень
3) Патрон токарного станка
4) Клапан
5) Детали общего назначения не перечислены
- Из перечисленных деталей назовите детали, которые относятся к группе детали-соединения
1) Муфты
2) Шпонки
3) Заклепки
4) Подшипники
5) Валы
- Перечислите основные критерии работоспособности деталей общего назначения
1) Прочность
2) Жесткость
3) Долговечность
4) Теплостойкость
5) Виброустойчивость
- Как называется расчет, определяющий фактические характеристики (параметры) детали
1) Проектировочный расчет
2) Проверочный расчет
- Определите табличным способом допускаемый коэффициент запаса прочности (материал детали — высокопрочная сталь)
1) 1,5-2,2
2) 2,0-3,5
3) 1,5-1,7
Раздел 2. Усталость и выносливость деталей машин
Содержание
Характеристики цикла при переменных напряжениях в деталях машин
Усталость деталей машин, ее природа и процесс разрушения
Предел выносливости материалов
Местные напряжения в деталях машинах
Режимы работы и расчетные нагрузки машин
Определение коэффициента внешней динамики КА
Выводы и рекомендации
Вопросы для самопроверки
Характеристики цикла при переменных напряжениях в деталях машин
Многие детали машин или их элементы, такие, как валы, зубья зубчатых колес и другие, работают в условиях, когда возникающие в них напряжения периодические изменяют свое значения или значение и знак.
По характеру изменения во времени нагрузки в машинах делят на постоянные и переменные.
Статическое нагружение вызывает в материале детали постоянное напряжение, которое не изменяется в течение длительного времени ни по величине, ни по направлению.
Постоянные нагрузки могут вызывать переменные напряжения. Так, при вращении вала, нагруженного изгибающим моментом, один и те же волокна его оказываются попеременно то в растянутой, то в сжатой зоне. Так же поочередный вход в зацепление зубьев колес вызывает в них изменение напряжений.
Причиной изменения напряжений может быть и переменный характер действия внешней нагрузки. Переменность нагрузки, например, автомобиля может связана: с загрузкой (автомобиль может ехать с полной загрузкой, с частичной или без груза), с рельефом местности (езда под гору, по ровной местности, в гору), с видом и качеством дорожного полотна или грунта (грунтовая дорога, асфальт, булыжная мостовая), с остановом и разгоном у светофора, с квалификацией водителя и т.д. Каждый из этих факторов может изменять нагрузку в несколько раз.
Переменные нагрузки вызывают переменные напряжения. Детали, длительное время подвергающиеся повторно-переменной нагрузке, разрушаются при напряжениях значительно меньших предела прочности материала при статическом нагружении. Как показывает статистика, около 80% поломок и аварий, происходящих при эксплуатации машин, вызвано усталостными явлениями (цикличными нагрузками). Циклические нагрузки наиболее явно выражены в машинах и механизмах с возвратно-поступательным движением звеньев (поршневые машины, кулачковые механизмы). Однако и в механизмах вращательного движения циклические нагрузки неизбежны (зубчатые передачи, валы).
Характеристикой напряженности детали является цикл напряжений - совокупность последовательных значении напряжений σ за один период при регулярном нагружении. В случае действия касательных напряжении τ остаются в силе все приведенные ниже термины и соотношения с заменой σ на τ. Продолжительность одного цикла нагружения называют периодом и обозначают Т (рис.1). Напряжения с одним максимумом и одним минимумом в течение одного периода при постоянстве параметров цикла называют регулярным нагружением.
Цикл переменных напряжении характеризуют (рис.1):
1. максимальным напряжением σmax;
2. минимальным напряжением σmin;
3. средним напряжением цикла σm=0,5(σmax+σmin);
4. амплитудой цикла σa=0,5(σmax-σmin);
5. коэффициентом асимметрии цикла R=σmin/σmax;
6. характеристикой цикла ρ=σa/σm, , 0<ρ<∞.
7. коэффициентом амплитуды a=σa/σmax.
image161
Рис.1
Если R=0 (σmin= 0; σm=σa=0,5σmax; ρ=1; а=0,5), то имеем отнулевой цикл напряжений (рис.1, в). Пульсирующее нагружение в соответствии с отнулевым циклом (когда напряжения изменяются от нуля до максимума) имеют: зубья зубчатых колес при работе в одну сторону, толкатели и шатуны тихоходных механизмов с малой нагрузкой холостого хода, нереверсивные валы (напряжения кручения).
Если R=-1 (σm=0; σa=σmax; ρ=∞; а=1), то цикл напряжений называется симметричным (рис.1, а). Этот цикл является наиболее неблагоприятным для работы детали, так как характеризуются изменением не только значения, но и знака действующих напряжений (знакопеременный цикл). Здесь наибольшие и наименьшие напряжения противоположны по знаку и одинаковы по модулю (напряжения изгиба при вращении валов и осей).
Если R=1 (σa=0; σmax=σmin=σm=σ; ρ=0; а=0), действуют постоянные статические напряжения.
Во всех других случаях - циклы напряжения асимметричные (рис.1, б, г), , ; -1<R<+1; (-1; -0,5; 0; +0,5; +1); ∞≤ρ<0; 1≤a≤0.
В случае переменных касательных напряжений остаются в силе все приведенные выше термины и соотношения с заменой σ на τ.
Число циклов нагружения, которые материал выдерживает до разрушения, зависит от максимального напряжения и амплитуды цикла. По мере уменьшения напряжений число циклов до разрушения детали увеличивается и при некотором достаточно малом напряжении становится неограниченно большим. Это напряжение называют пределом выносливости и кладут в основу расчета деталей машин, подверженным циклическим нагрузкам.
Предел выносливости для отнулевого цикла обозначают индексом «0» (σ0 ; τ0), для симметричного цикла – «-1» (σ-1 ; 𝜏-1), то есть коэффициент асимметрии цикла «r» сопровождает обозначение предела выносливости (σr ; τr).
Рассмотрим определение числа циклов нагружения на примере вала, подверженного действию изгибающего момента и вращающегося с частотой вращения n, мин-1 (угловой скоростью ω, с-1).
Продолжительность одного цикла изменения напряжения, т.е. период Т, с:
T=2π/ω=60/n
Общее число циклов за промежуток время Lh, ч:
N=3600∙Lh/T=573∙ω∙Lh=60∙n∙Lh.
Усталость деталей машин, ее природа и процесс разрушения
В процессе эксплуатации машин на детали действуют пульсирующие или циклические нагрузки, напряжение от которых вызывает усталостные разрушения. Опыты показывают, что эти детали длительное время подвергавшиеся действию переменных напряжений, разрушаются при напряжениях, значительно меньших, чем временное сопротивление σв (иначе предел прочности).
Разрушение при циклическом нагружении происходит вследствие возникновения микротрещин в зоне концентрации напряжений. Трещины постепенно развиваются, проникая вглубь, поперечное сечение деталей ослабляется и в некоторый момент происходит мгновенное разрушение.
Под усталостью понимают процесс постепенного накопления повреждений материала под действием переменных напряжений, приводящих к изменению свойств, образования трещин, их развитию и разрушению. Свойство материала противостоять усталости называется выносливостью.
Необходимо отметить, что усталость металла отличается от биологической усталости, если у живого организма во время отдыха усталость восстанавливается, то у детали повреждения в процессе усталости накапливаются и являются необратимыми. Процесс носит сложный характер. Проблему усталости и прочности сформулировал американский проф. Джон Коллинз:
1. Оценка долговечности менее точна, чем расчеты на прочность.
2. Усталостные характеристики не могут быть получены из механических свойств, их необходимо измерять непосредственно.
3. Для подтверждения требуемой долговечности необходимо проведение испытаний прототипа конструкции.
4. Материалы и конфигурации конструкции должны подбираться из условий обеспечения медленного распространения трещин и возможности обнаружения их до достижения или опасных размеров.
5. Результаты разных тождественных испытаний могут отличаться друг от друга, и это требует статистической обработки.
6. Для достижения требуемой надежности приходится применять концепцию «безопасного повреждения» конструкции. Это означает, что даже разрушение какого-либо элемента конструкции не нарушит работоспособности в течение некоторого непродолжительного периода времени.
Многолетние исследования усталостных повреждений позволяют сделать вывод, что усталость охватывает две значительно отличающиеся друг от друга области циклического нагружения и деформирования. В первом случае при циклическом нагружении возникают значительные пластические деформации. Эта область называется малоцикловой усталостью, и число циклов не превышает 104…105.
Другая область – циклическое нагружение, при котором деформация во время каждого цикла в значительной степени упруга. Для этой области характерны малые напряжения (нагрузки) и большое число циклов до разрушения. Эта область называется многоцикловой усталостью и характеризуется долговечностью более 106 …107 циклов.
На рис. 2 показано разрушение вала малоуглеродистой пластичной стали в изложении проф. Дж. Коллинза, где 1 – начало разрушения, 2 – шероховатая поверхность, 3 – гладкая поверхность, 4 – радиальные усы, 5 – область среза; а – малая относительная скорость роста трещины; b – большая относительная скорость распространения трещины; с – конечная стадия разрушения.
рис 4
Рис. 2. Разрушение вала из малоуглеродистой стали
Теперь рассмотрим характерную особенность усталостного излома шейки коленчатого вала по трактовке проф. В. П. Когаева показанного на рис. 3.
image400
Рис. 3. Усталостный излом шейки коленчатого вала
Здесь 1 – локальная зона, в которой возникает начальная микроскопическая трещина усталости. Место, где начинается ее развитие, называется фокусом излома. Малую зону, прилегающую к фокусу излома и соответствующую начальной макроскопической трещине усталости, называют очагом разрушения. При больших уровнях переменных напряжений могут быть несколько фокусов и очагов разрушения. Чаще всего фокус и очаг разрушения располагаются у поверхности детали, где бывают дефекты и возникают наибольшие напряжения.
Далее образуются ступеньки и рубцы 2, при слиянии параллельных трещин, развивающихся из нескольких очагов. Отмечают на изломе участки развития трещины, на котором видны усталостные линии 3, являющиеся следами фронта продвижения трещины с гладкой блестящей поверхностью.
После распространения усталостной трещины на большую часть поперечного сечения происходит ускоренное развитие трещины 4 и долом 5. Зона долома 5 носит характер хрупкого разрушения и имеет шероховатую поверхность.
Как видим из рис. 2 и 3, объяснения механизма разрушения научных школ США и России имеют общность и некоторые отличия.
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 358; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!